基于Gibbs模型的有杆抽油系统泵功图研究

通过数学方法把悬点示功图转化为泵功图,以便准确诊断油井的工作状况,这是一个很有价值的研究问题。首先给出了有杆抽油系统完整的Gibbs模型,包括波动方程、边界条件、初始条件、连接条件,接着对模型进行了求解;通过将一个冲程分为上下两个冲程,给出了波动方程中阻尼系数的迭代公式,只要给出一个阻尼系数的初始值以及悬点示功图和泵功图,就可以对阻尼系数进行求解。利用两口油井的油井参数和悬点示功数据计算了它们的泵功图数据,从而作出悬点示功图和泵功图。然后基于泵功图利用构造的均匀位移法和有效冲程法计算了某油井的日产油量。文章将为推广利用Gibbs模型、求解更符合实际情况的阻尼系数和泵功图的应用提供理论依据。     

基于均值滤波和BP神经网络的功图量油技术

功图量油技术是通过对油井示功图数据的实时采集和处理分析来计算油井产液量,从而实现对产液量的远程自动计量。针对目前功图量油技术存在的不足,提出了一些改进算法。其中,运用均值滤波法对功图数据进行处理,降低了曲率变化量最大点的识别难度,提高了有效冲程求取的准确性;利用Matlab神经网络工具箱,对BP神经网络模型进行训练,建立油井漏失量BP神经网络模型,从而实现油井漏失量的准确求取。应用结果表明,改进的功图量油算法有效提高了油井示功图产液量计量的准确性和可靠性,最大相对误差6.5%,最小相对误差0.7%,平均相对误差小于5%,能够满足油田的生产计量要求,对功图量油技术的推广和油田信息化建设具有重要意义。     

基于泵示功图的抽油机井井口产量计算

通过介绍功图量油的原理和抽油机井系统模型,引入了柱塞有效冲程的概念,建立了泵示功图曲线上各点曲率计算模型和阀开闭点位置的计算模型,提出了一套柱塞有效冲程的计算方法,并简述了关键计算步骤.依据辽河、吉林2个油田8口直井、15个井次的实测数据进行了分析计算,这15个井次的计算产液量与实测产液量的平均相对误差为7.18%,80%以上的井次相对误差在10%以内,证明所提出的井口产量计算方法巳基本满足抽油机井产量计量的要求.     

便携式功图量液仪通过局级鉴定

由大庆油田设计院和大庆石油管理局采油八厂共同研制开发的“便携式功图量液仪”已于1994年6月25日通过大庆石油管理局的技术鉴定。“便携式功图量液仪”的工作原理是：将抽油机每冲程的抽吸量累加得到产液量，即通过检测下冲程时泵内活塞接触泵筒内液面的位置而确定每冲程提升     

基于电功图的油井动液面及产液量预测

针对目前部分油田地面示功图实时采集系统不完善,维护成本高,少数油区因周边环境、气候等条件不宜安装实时采集系统,无法利用示功图实时推算油井动液面及产液量等问题,考虑曲柄实际角速度、四连杆机构的惯性、摩擦等因素,推导了基于电机电功图的光杆示功图计算模型,并运用一维带Gibbs阻尼波动方程求解泵功图,分析泵功图曲线各点曲率,确定固定阀和游动阀开闭点位置,形成了基于电功图的抽油机井动液面及产液量预测模型,并编制了计算软件。油田现场10口不同工况油井的计算分析结果表明,基于电功图的油井动液面及产液量计算模型具有较高的精度,能够实现油井动液面及产液量的实时、准确计量,提高了油井生产分析的智能化,有利于油井实时优化运行和增效。     

由泵功图求泵入口压力

目前，已由泵抽空控制器研制成功了一种全时动力仪，其井场计算机可精确地测定光杆载荷、位置、压力、温度和产量等。这一技术改进要求更精确地测定作为光杆位置函数的载荷，即泵功图。美国Lufki Automation公司开发的SAM油井管理装置，可精确地计算抽油机每一冲程的泵功图和泵人口压力，这对控制井液的井下流态和泵的吸人很关键。     

基于地面功图的功图算产模型建立与应用

华北油田拥有抽油机井5000余口,目前的管理模式存在2方面的问题：一是对于已安装智慧油田组件的抽油机井,在数据远程传输通道中断的情况下,功图计量分析系统无法对抽油机井产量进行实时计量;二是对于无网络覆盖的边远抽油机井,目前无法实现远程数字化管控。为此,展开了基于智能终端设备的功图计量分析系统研究,旨在利用智能终端设备的便捷性和可移动性,有效解决以上2方面问题。考虑到智能终端设备硬件存储及运算能力的限制,创新性地提出采用地面功图载荷线法确定有效泵冲程的新思路,建立了一种基于地面功图的功图算产模型,该模型运算简单、精度较高,且易于编程实现,在现场具有较高的应用价值。在华北油田某工区随机选取了8口抽油机井,利用上述模型对其产量进行了计算,计算结果表明,计算产量与真实产量的平均相对误差仅为5.1%,小于10%的行业标准,满足工程应用要求。     

低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径

综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明：①大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;②对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;③在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;④在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。     

三型抽油机结构改造

改造游梁式抽油机,采用增加连杆和游梁后臂有效长度的方案,可使上冲程时间长于下冲程时间,上冲程悬点的速度、加速度和最大载荷下降,这不但改善了抽油机的工作性能,增加了抽油机的使用寿命,还可减小泵固定阀阻力,提高吸入压力,增大排量系数,提高产液量。实践证明,产液量可提高7.65％～32.3％。     

抽油机井地面示功图量油技术研究

以抽油机井地面示功图为研究对象,修正了抽油机井杆液运动学模型,消除了地面示功图中包含的杆柱变形、杆柱黏滞阻尼以及杆柱和液柱的振动和惯性等因素的影响,从而获得能够反映抽油泵工作状况的泵示功图;再结合油井工况自动诊断技术,建立了泵示功图曲线上各点曲率计算模型和阀开闭点模型,提出了一套柱塞有效冲程的计算方法,实现了油井产液量的计算;对胜利油田和江苏油田的90口不同工况的油井进行了计算分析,预测产量与实际产量平均相对误差为7.25%,验证了示功图量油的可行性,满足了抽油机井产量计量的精度要求。     

油井增效射流泵的研制

针对低渗透含油饱和度高的地层供液能量不足,给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题,研制了油井增效射流泵。采用在有杆泵未端增加射流泵,通过封隔器将高、低渗透层段分开。利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而提高低渗层的产液能力。文中介绍了射流泵的结构组成、工作原理,参数优选及现场应用情况。2 0 0 3年在河南油田现场应用4口井,工艺成功率10 0 % ,有效率10 0 % ,累计增产原油390 0t。     

提高抽油机井系统效率的计算机仿真分析

应用系统动态参数的计算机仿真方法,对抽油机井悬点示功图、曲柄轴扭矩、电动机输入功率、排量系数、有效功率等动态参数的仿真计算方法进行了改进,建立了系统效率仿真分析的数学模型.根据油井产能协调关系,建立了油井抽汲参数调整后的系统效率仿真模型,开发了抽油机井系统效率仿真分析的计算机软件.通过大量仿真计算,总结出了一套提高抽油机井系统效率的有效途径.     

有杆射流泵分层采油技术

针对低渗透含油饱和度高的地层供液能量不足给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题,开展了有杆射流泵分层采油工艺研究。在有杆泵末端增加射流泵,通过封隔器将高低渗透层段分开,利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而提高低渗层的产液能力。介绍了有杆射流泵组合分采的工作原理、参数优选及现场应用情况。2006年在河南油田现场应用13口井,工艺成功率100%,有效率100%,累计增产原油2197t。     

油井液量含水自动测量新技术的应用

通过对现有计量技术的分析研究,研发了适合于螺杆泵、无杆泵采油方式的油井产液量、产油量及含水率测量技术,并研制了一种新型的液量含水自动计量撬。室内实验和现场试验表明,该计量撬运行可靠,测量结果准确度高,产液量和产油量测量结果误差在±10%以内,含水测量结果误差在±5%以内,满足油气田地面工程油气集输处理工艺设计规范的要求。液量含水自动计量撬的研究应用能简化油田集输工艺,减少地面建设费用,解决了针对螺杆泵、无杆泵等采油方式无有效单井在线计量方法的难题,填补了技术空白。     

增抽扶正器在二连油田的应用

二连油田有32%的抽油机井泵效低于30%,为此有针对性地引进了增抽扶正器配套工艺.增抽扶正器具有减少冲程损失、减少漏失、抽油杆扶正以及实现分段举升,减轻抽油杆的疲劳负荷等功能.现场试验9口井,冲程损失均有所减少,6口井增液效果明显,平均增液42.8 t/d,增油4.5 t/d.通过对应用效果分析认为该工艺能够有效地减少冲程损失、提高泵效;应用井供液能力是影响泵效提高效果的关键因素;该工艺对供液能力比较强的油井有很好的应用前景.     

双功泵在中原油田的研制与应用

双功有杆抽油泵由进出阀总成、"液压控制器"、密体和柱塞等组成,在泵上安装具有完全知识产权的技术构件,把抽油泵分成泵内和泵腔两套独立的压力系统,且互不干扰。实现了在一个往复冲程中,同时有规律的吸入和排出液体出井口各2次的过程,即作有效功2次。克服了常规抽油泵在一个往复冲程中作有效功1次,耗电多的弱点。CYBS57双功有杆抽油泵工作原理和生产实际表明,在不改变现行的采油系统设备和输入功率基本相同情况下,在抽油井供液充足情况下,同泵径,同工作参数,双功有杆抽油泵采油实现了产量、泵效、单井系统效率翻番,吨液单耗下降一半的好效果;双功有杆抽油泵具有防砂、防气、高效之功能。双功有杆抽油泵完全满足了油田开发需要,广泛推广使用,具有较大的增产增效,节能降耗的经济效益和社会效益。     

液压反馈式增压抽油泵设计

针对常规有杆泵采油充满度低造成泵效低的问题，设计了一种新型液压反馈式增压抽油泵。叙述了新型泵的增压原理和结构特点；分析了增压柱塞上下行程所受的力、增压柱塞的行程、工作泵吸入口的压力及其与常规泵相比的增压值，以及使用增压装置后工作泵有效冲程的损失等参数的计算公式。设计实例表明，在泵挂深度不增加和油层动液面未改变的情况下，新型泵的充满度明显提高，特别适合在地层能量小、液面低的油井抽汲油液。与常规泵相比，这种泵能减轻驴头悬点载荷，降低能耗，并能提高抽油杆柱等采油设备的工作寿命。     

电潜泵井系统效率的仿真模型

建立合理的电潜泵有效功率计算模型是计算电潜泵系统效率的关键,鉴于行业标准推荐模型在实际生产应用中的局限性,结合电潜泵井多相流动生产实际,建立了有效功率多相流计算模型,主要内容为:(1)考虑了井液中气体和液体黏度的影响,结合沉没压力和排出压力计算多相流模型,建立了有效扬程与产液量的耦合仿真模型;(2)在多相管路特性研究的基础上,对行业标准推荐的有效功率计算模型进行改进,得到有效功率多相流计算模型;(3)建立了系统输入功率和系统效率仿真模型,并对有效功率和系统效率影响因素进行了敏感性分析。该项研究结果为电潜泵系统优化运行奠定了理论基础。